Ein Unijunction-Transistor ist eine Halbleiterbauelement mit 3 Anschlüssen, die im Gegensatz zu einem BJT nur einen einzigen pn-Übergang aufweist. Es ist im Wesentlichen als einstufige Oszillatorschaltung zur Erzeugung gepulster Signale ausgelegt, die für Anwendungen mit digitalen Schaltungen geeignet sind.
UJT Relaxation Oscillator Circuit
Der Unijunction-Transistor könnte typischerweise in Form eines Relaxationsoszillators verdrahtet sein, wie in der folgenden Grundschaltung gezeigt.
Hier arbeiten die Komponenten RT und CT wie die Zeitsteuerungselemente und bestimmen die Frequenz oder die Schwingungsrate der UJT-Schaltung.
Zur Berechnung der Schwingfrequenz können wir die folgende Formel verwenden, die die Eigenes Abstandsverhältnis des Unijunction-Transistors das als einer der Parameter zusammen mit RT und CT zur Bestimmung der oszillierenden Impulse.
Der Standardwert des Abstandsverhältnisses für ein typisches UJT-Gerät liegt zwischen 0,4 und 0,6 . Also unter Berücksichtigung des Wertes von das = 0,5, und wenn wir es in die obige Gleichung einsetzen, erhalten wir:
Wenn die Versorgung eingeschaltet wird, lädt die Spannung über den Widerstand RT den Kondensator CT in Richtung des Versorgungspegels VBB auf. Nun wird die Abstandsspannung Vp durch Vp über B1 - B2 in Verbindung mit dem UJT-Abstandsverhältnis bestimmt das als: Vp = das VB1VB2 - VD.
Solange die Spannung VE über dem Kondensator niedriger als Vp bleibt, weisen die UJT-Anschlüsse über B1, B2 einen offenen Stromkreis auf.
In dem Moment, in dem die Spannung am Stromwandler über Vp hinausgeht, wird der Unijunction-Transistor ausgelöst, entlädt den Kondensator schnell und leitet einen neuen Zyklus ein.
Während der Zündinstanz des UJT steigt das Potential über R1 an und das Potential über R2 fällt ab.
Die resultierende Wellenform über dem Emitter des UJT erzeugt ein Sägezahnsignal, das bei B2 ein positives Potential und bei B1-Leitungen des UJT ein negatives Potential aufweist
Anwendungsbereiche des Unijunction-Transistors
Das Folgende sind die Hauptanwendungsbereiche, in denen Unijunction-Transistoren weit verbreitet sind.
- Schaltkreise auslösen
- Oszillatorschaltungen
- Spannungs- / stromgeregelte Versorgung.
- Timer-basierte Schaltungen,
- Sägezahngeneratoren,
- Phasenregelkreise
- Bistabile Netzwerke
Haupteigenschaften
Leicht zugänglich und billig : Der günstige Preis und die einfache Verfügbarkeit von UJTs sowie einige außergewöhnliche Funktionen haben zu einer breiten Implementierung dieses Geräts in vielen elektronischen Anwendungen geführt.
Energieeffizient : Aufgrund des geringen Stromverbrauchs unter normalen Arbeitsbedingungen gilt das Gerät als unglaublicher Durchbruch bei der ständigen Entwicklung einigermaßen effizienter Geräte.
Sehr stabiler und zuverlässiger Betrieb : Bei Verwendung als Oszillator oder in einer Verzögerungsauslöseschaltung arbeitet der UJT mit äußerster Zuverlässigkeit und mit einer äußerst genauen Ausgangsantwort.
Grundkonstruktion des Unijunction-Transistors
Abbildung 1
Das UJT ist ein Halbleiterbauelement mit drei Anschlüssen, das einen einfachen Aufbau aufweist, wie in der obigen Abbildung dargestellt.
Bei dieser Konstruktion stellt ein Block aus leicht dotiertem Siliziummaterial vom n-Typ (mit erhöhter Widerstandscharakteristik) ein Paar Basiskontakte bereit, die mit zwei Enden einer Oberfläche verbunden sind, und einen Aluminiumstab, der auf der gegenüberliegenden Rückseite legiert ist.
Der pn-Übergang der Vorrichtung wird am Rand des Aluminiumstabs und des Siliziumblocks vom n-Typ erzeugt.
Dieser so gebildete einzelne pn-Übergang ist der Grund für den Namen des Geräts 'Unijunction'. . Das Gerät war ursprünglich bekannt als Duo (Doppel) Basisdiode wegen des Auftretens eines Paares von Basiskontakten.
Beachten Sie, dass in der obigen Abbildung der Aluminiumstab an einer Position näher am Kontakt der Basis 2 als am Kontakt der Basis 1 auf dem Siliziumblock verschmolzen / zusammengeführt ist und auch der Anschluss der Basis 2 in Bezug auf den Anschluss der Basis 1 positiv geworden ist von VBB Volt. Wie diese Aspekte die Arbeitsweise des UJT beeinflussen, wird in den folgenden Abschnitten deutlich
Symbolische Darstellung
Die symbolische Darstellung des Unijunction-Transistors ist im folgenden Bild zu sehen.
Figur 2
Beachten Sie, dass der Emitteranschluss in einem Winkel zur geraden Linie dargestellt ist, die den Block aus n-Material darstellt. Die Pfeilspitze zeigt in Richtung des typischen Stromflusses (Lochflusses), während sich die Unijunction-Vorrichtung in einem vorwärts vorgespannten, ausgelösten oder leitenden Zustand befindet.
Unijunction Transistor Equivalent Circuit
Figur 3
Die äquivalente UJT-Schaltung ist in dem oben gezeigten Bild zu sehen. Wir können feststellen, wie relativ einfach dieses Ersatzschaltbild zu sein scheint, das ein paar Widerstände (einen festen, einen einstellbaren) und eine einzelne Diode enthält.
Der Widerstand RB1 wird als einstellbarer Widerstand angezeigt, wenn sich sein Wert ändert, wenn sich der aktuelle IE ändert. Tatsächlich kann RB1 in jedem Transistor, der eine Unijunction darstellt, von 5 kΩ bis zu 50 Ω schwanken, wenn sich der IE äquivalent von 0 auf 50 = μA ändert. Der Interbase-Widerstand RBB repräsentiert den Widerstand der Vorrichtung zwischen den Klemmen B1 und B2, wenn IE = 0. In der Formel hierfür lautet dies:
RBB = (RB1 + RB2)| IE = 0
Der Bereich von RBB liegt normalerweise innerhalb von 4 und 10 k. Die in der ersten Abbildung gezeigte Platzierung der Aluminiumstäbe liefert die relativen Größen von RB1, RB2, wenn IE = 0. Wir können den Wert von VRB1 (wenn IE = 0) unter Verwendung des Spannungsteilergesetzes schätzen, wie unten angegeben:
VRB1 = (RB1 × VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (mit IE = 0)
Der griechische Brief das (eta) ist als das intrinsische Abstandsverhältnis der Unijunction-Transistorvorrichtung bekannt und wird definiert durch:
η = RB1 / (RB1 + RB2)( with IE = 0) = RB1 / RBB
Für die angezeigte Emitterspannung (VE), die durch den Durchlassspannungsabfall VD der Diode (0,35 → 0,70 V) höher als VRB1 (= ηVBB) ist, wird die Diode eingeschaltet. Im Idealfall können wir die Kurzschlussbedingung annehmen, so dass der IE beginnt, über RB1 zu leiten. Durch die Gleichung kann der Auslösespannungspegel des Emitters ausgedrückt werden als:
VP = ηVBB + VD
Hauptmerkmale und Arbeitsweise
Die Eigenschaften eines repräsentativen Unijunction-Transistors für VBB = 10 V sind in der folgenden Abbildung angegeben.
Figur 4
Wir können sehen, dass für das auf der linken Seite des Spitzenpunkts angegebene Emitterpotential der IE-Wert niemals den IEO (der in Mikroampere angegeben ist) überschreitet. Der Strom IEO folgt mehr oder weniger dem Sperrstrom ICO des herkömmlichen Bipolartransistors.
Dieser Bereich wird als Grenzbereich bezeichnet, wie auch in der Fig. 1 angegeben.
Sobald die Leitung bei VE = VP erreicht ist, nimmt das Emitterpotential VE mit zunehmendem IE-Potential ab, was genau dem abnehmenden Widerstand RB1 zur Erhöhung des Stroms IE entspricht, wie zuvor erläutert.
Die obige Charakteristik liefert einen Unijunction-Transistor mit einem hochstabilen negativen Widerstandsbereich, der es dem Gerät ermöglicht, zu arbeiten und mit äußerster Zuverlässigkeit angewendet zu werden.
Während des obigen Prozesses konnte erwartet werden, dass der Talpunkt endgültig erreicht wird, und jede Erhöhung des IE über diesen Bereich hinaus bewirkt, dass das Gerät in den Sättigungsbereich eintritt.
Die Abbildung 3 zeigt ein Dioden-Ersatzschaltbild in derselben Region mit einem ähnlichen charakteristischen Ansatz.
Der Abfall des Widerstandswertes der Vorrichtung im aktiven Bereich wird aufgrund der injizierten Löcher in den n-Typ-Block durch den p-Typ-Aluminiumstab verursacht, sobald das Zünden der Vorrichtung erfolgt. Dies führt zu einer Erhöhung der Anzahl der Löcher im Abschnitt vom n-Typ, wodurch die Anzahl der freien Elektronen erhöht wird, was zu einer erhöhten Leitfähigkeit (G) über das Gerät mit einer äquivalenten Verringerung seines Widerstands führt (R ↓ = 1 / G ↑).
Wichtige Parameter
Sie finden drei zusätzliche wichtige Parameter für einen Unijunction-Transistor: IP, VV und IV. All dies ist in Abbildung 4 dargestellt.
Diese sind eigentlich recht einfach zu verstehen. Die normalerweise vorhandene Emittercharakteristik kann aus Abbildung 5 gelernt werden.
Abbildung 5
Hier können wir beobachten, dass IEO (μA) nicht wahrnehmbar ist, da die horizontale Skala in Milliampere kalibriert ist. Jede der die vertikale Achse schneidenden Kurven ist das entsprechende Ergebnis von VP. Für konstante Werte von η und VD ändert sich der VP-Wert gemäß VBB, wie nachstehend formuliert:
Unijunction Transistor Datenblatt
Eine Standardreihe technischer Spezifikationen für das UJT kann aus Abbildung 5 unten entnommen werden.
UJT Pinbelegung Details
Die Pinbelegungsdetails sind auch im obigen Datenblatt enthalten. Beachten Sie, dass die Basisanschlüsse B1 und B2 liegen sich gegenüber, während der Emitterstift IS befindet sich in der Mitte zwischen diesen beiden.
Darüber hinaus befindet sich der Basisstift, der mit höheren Versorgungsniveaus verbunden werden soll, in der Nähe des Abschusses am Kragen der Verpackung.
Verwendung eines UJT zum Auslösen eines SCR
Eine relativ beliebte Anwendung des UJT ist das Auslösen von Leistungsgeräten wie dem SCR. Die grundlegenden Komponenten dieser Art von Auslöseschaltung sind in der folgenden Abbildung 6 dargestellt.
Abbildung 6: Auslösen eines SCR mit einem UJT
Abbildung 7: UJT-Lastleitung für eine Auslösung für ein externes Gerät wie SCR
Die Hauptsteuerungskomponenten werden von R1 und C gebildet, während R2 wie ein Pulldown-Widerstand für die Ausgangsauslösespannung wirkt.
Wie berechnet man R1?
Der Widerstand R1 muss berechnet werden, um sicherzustellen, dass die durch R1 definierte Lastlinie über die Eigenschaften des Geräts innerhalb des negativen Widerstandsbereichs verläuft, dh zur rechten Seite des Spitzenpunkts, aber zur linken Seite des Talpunkts, wie in angegeben Abb. 7.
Wenn die Lastlinie die rechte Seite des Spitzenpunkts nicht überqueren kann, kann das Unijunction-Gerät nicht gestartet werden.
Die R1-Formel, die einen Einschaltzustand garantiert, könnte bestimmt werden, wenn der Spitzenpunkt berücksichtigt wird, an dem IR1 = IP und VE = VP ist. Die Gleichung IR1 = IP sieht logisch aus, da der Ladestrom des Kondensators zu diesem Zeitpunkt Null ist. Das heißt, der Kondensator an diesem bestimmten Punkt geht durch eine Ladung in einen Entladezustand über.
Für die obige Bedingung können wir daher schreiben:
Alternativ, um ein vollständiges Ausschalten des SCR zu gewährleisten:
R1> (V - Vv) / Iv
Dies impliziert, dass der Auswahlbereich des Widerstands R1 wie folgt ausgedrückt werden muss:
(V - Vv) / Iv
Wie berechnet man R2?
Der Widerstand R2 muss ausreichend klein sein, um sicherzustellen, dass der SCR nicht fälschlicherweise durch die Spannung VR2 an R2 ausgelöst wird, wenn IE ≅ 0 Ampere ist. Hierzu muss der VR2 nach folgender Formel berechnet werden:
VR2 ≤ R2V / (R2 + RBB) (wenn IE ≤ 0 ist)
Der Kondensator liefert die Zeitverzögerung zwischen den Auslöseimpulsen und bestimmt auch die Länge jedes Impulses.
Wie berechnet man C.
Bezugnehmend auf die folgende Abbildung beginnt die Spannung VE, die gleich VC ist, sobald die Schaltung mit Strom versorgt wird, den Kondensator über eine Zeitkonstante τ = R1C in Richtung der Spannung VV aufzuladen.
Abbildung 8
Die allgemeine Gleichung, die die Ladeperiode von C in einem UJT-Netzwerk bestimmt, lautet:
vc = Vv + (V - Vv) (1 - ist-t / R1C)
Durch unsere vorherigen Berechnungen kennen wir bereits die Spannung über R2 während der obigen Ladeperiode des Kondensators. Wenn nun vc = vE = Vp ist, wird das UJT-Gerät in den Einschaltzustand versetzt, wodurch sich der Kondensator über RB1 und R2 entlädt, wobei die Rate von der Zeitkonstante abhängt:
τ = (RB1 + R2) C.
Die folgende Gleichung kann zur Berechnung der Entladungszeit verwendet werden, wenn
vc = vE
du ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C.
Diese Gleichung ist aufgrund von RB1, das mit zunehmendem Emitterstrom an Wert verliert, etwas komplex geworden, zusammen mit anderen Aspekten in der Schaltung wie R1 und V, die auch die Entladungsrate von C insgesamt beeinflussen.
Wenn wir uns jedoch auf das oben in Abbildung 8 (b) angegebene Ersatzschaltbild beziehen, können die Werte von R1 und RB2 typischerweise so sein, dass ein Thévenin-Netzwerk für die Konfiguration um den Kondensator C geringfügig von R1 beeinflusst wird. RB2 Widerstände. Obwohl die Spannung V ziemlich groß zu sein scheint, könnte der Widerstandsteiler, der die Thévenin-Spannung unterstützt, im Allgemeinen übersehen und beseitigt werden, wie im folgenden reduzierten äquivalenten Diagramm gezeigt:
Daher hilft uns die vereinfachte Version oben, die folgende Gleichung für die Entladungsphase des Kondensators C zu erhalten, wenn VR2 seinen Höhepunkt erreicht.
VR2 ≤ R2 (Vp - 0,7) / R2 + RB1
Für weitere Anwendungsschaltungen können Sie auch Siehe diesen Artikel
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